模具沖壓工藝在汽車模具中的應(yīng)用分析

張光遠 程凱強

摘要：隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，汽車制造業(yè)得到了很快的發(fā)展，模具沖壓技術(shù)在汽車模具中的應(yīng)用已成為研究的熱點。本文介紹了汽車覆蓋件模具設(shè)計的關(guān)鍵點，并根據(jù)模具沖壓技術(shù)和實例的應(yīng)用，對沖壓工藝中存在的問題進行了充分研究，開發(fā)了合適的解決方案，為車型開發(fā)提出了相應(yīng)參考。

關(guān)鍵詞：模具；制造；發(fā)展現(xiàn)狀；設(shè)計分析；沖壓技術(shù)；應(yīng)用

前言：

在現(xiàn)今社會由于汽車市場的內(nèi)外競爭對汽車沖壓性質(zhì)量提出要求越來越高，特別是對于整車車身覆蓋率，暴露部位要求越來越高，還有近年來各國汽車安全性能對需求也越來越高，車身沖壓性也多采用高強度板等強度較高的鋼材來替代普板使用，以滿足安全性能的要求，這使得沖壓生產(chǎn)難度也隨之提高，縮短汽車沖壓模具的使用壽命，以及整體相關(guān)質(zhì)量要求的不斷提高。

1我國模具制造的發(fā)展現(xiàn)狀分析

為了大力發(fā)展我國的工業(yè)，近年來模具制造取得了可喜的成績，從原來所有進口到現(xiàn)在的部分進口，甚至一些模具已經(jīng)出口到其他國家，可以看到進展非常明顯。盡管如此，但仍然有很多問題和缺陷在開發(fā)的過程中，我們應(yīng)該清楚地意識到自己的缺點，如模具可以滿足需求的發(fā)展低端設(shè)備，高端裝備制造模具仍然尚未發(fā)達不得不從國外進口，是很不利國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；此外，制造緊湊型儀器的模具也非常短缺，總之，目前生產(chǎn)的模具產(chǎn)品或技術(shù)含量低，與模具的高科技含量仍有一定差距。有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前模具只能滿足中國60%的發(fā)展需求，剩下的不得不依賴于其他國家，與其他先進國家相比，中國的模具存在以下問題：一是生產(chǎn)不完全達標。根據(jù)相關(guān)資料，國內(nèi)只有約30%的完整標準，其余不標準，這很可能造成不良影響：二是模具類型太少。特別是很多高端一體化的模具很少見到，尤其是能夠?qū)⒄麄€過程全面自動化精密化的模具少之又少，還有很大的提升空間：三是技術(shù)力量落后，管理不善模具生產(chǎn)技術(shù)人員水平僅占7-8%（國外占30%），低于中國其他行業(yè)。四是精度低，周期長，由于其他比較先進的國家配備了相應(yīng)的一體化加工設(shè)備，這使得它們生產(chǎn)的產(chǎn)品比國內(nèi)產(chǎn)品優(yōu)秀，不能形成一套完整的設(shè)備，不僅國內(nèi)和設(shè)備沒有及時更新，產(chǎn)品質(zhì)量的差異自然會有很大的差距，很容易導(dǎo)致精度相對較低，生產(chǎn)周期相對較長。第五，模具的使用壽命相對較短。由于在國外采用比較先進的熱處理技術(shù)，質(zhì)量相對較好，使得使用壽命大大提高。但是，由于缺乏相關(guān)材料和中國缺乏先進技術(shù)，利用率差距非常明顯。

2對于模具的設(shè)計分析

2.1翼子板工藝分析

沖壓工藝是指牛在沖壓過程中的難度，對于很多沖壓工藝，每種工藝在工藝過程中都有所不同，即使是同一個汽車零件。由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件工藝設(shè)備和生產(chǎn)傳統(tǒng)習(xí)俗等不同。其藝術(shù)性的含義并不完全相同，因此，為了節(jié)省原材料，減少中間工藝，提高模具的使用壽命，降低汽車零部件的成本，要求零件應(yīng)該簡單，在滿足使用要求的前提下定期和對稱。該汽車部件是汽車表面部件，位于汽車發(fā)動機蓋板內(nèi)，不允許有毛刻，皺折等問題，滿足裝配后的工藝結(jié)構(gòu)性能。為了將汽車零件的加工成本和模具制造成本降低到最低水平，拉延模用于鋼筋的沖壓加工，并調(diào)整沖壓力以使材料的應(yīng)力交叉最小化。同時，在翼子板的側(cè)面安裝部分有許多孔，以節(jié)省模具制造的成本。

2.2沖壓方向的合理選擇

在模具設(shè)計中，沖壓方向的選擇是一個重要的內(nèi)容。它不僅與拉延件的滿意程度直接相關(guān)，而且與面料的形狀以及工藝補充部分的多少有著直接的關(guān)系。沖壓的總體方向主要包括兩個方面：工藝特征的加工方向和制作位置。從本地的角度來看，每項工藝特征都有最好的沖壓方向。然而，覆蓋沖壓加工工序卻涵蓋有多種工藝特征，并且每個工藝特征的最佳沖壓方向也不同。因此，在確定工藝特性的沖壓方向時，不僅應(yīng)考慮具有這些特性的沖壓的可行性，還應(yīng)確定它們與其他特征之間的協(xié)調(diào)。在工藝設(shè)計中，確定沖壓方向是許多工藝特性的優(yōu)化問題。大多數(shù)汽車面板是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的空間曲面形狀，其主要由金屬板拉伸形成。在變形中應(yīng)考慮許多因素。因此，優(yōu)化沖壓方向是非常重要的。在優(yōu)化沖壓方向時，需要分析沖壓材料的流動性，遵循確定沖壓方向的原則，并根據(jù)原理建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。最后，使用CAD技術(shù)優(yōu)化沖壓方向。

2.3模具結(jié)構(gòu)和主要零件的設(shè)計

模具采用活動性小的導(dǎo)柱，達到其對模具的作用，加上零件的展開程度很大，安裝完成后，移動導(dǎo)柱在波動模具中產(chǎn)生了導(dǎo)向作用。在生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)一次性沖孔落料問題，使凹凸?？妆谶^薄，影響模具的使用壽命。因此，需要在設(shè)計模芯時進行相應(yīng)的分級，并使用固定板進行固定，這樣沖孔和落料能夠在一次完成。

3車身汽車零件開發(fā)同步工程的應(yīng)用

3.1拉延筋參數(shù)的合理取值

拉延筋是板料成形過程中的一種重要控制方法，特別是在一些大型內(nèi)外板材中，拉延筋參數(shù)的合理值可達到控制板材位置的目的，普通拉延筋主要有方形拉延筋，拉絲延筋和半圓形拉延筋。在拉延筋的選擇方面，日本通常選擇半圓形拉延筋，而美國則選擇方形拉延筋或拉絲延筋。在汽車車身覆蓋件中，外板件的拉深率應(yīng)滿足一定的要求。如果變形不充分，則會影響汽車的性能和表面質(zhì)量。通常大型車輛的覆蓋件都在壓邊圈和凹模布置整圈的拉延筋，用以保證板料的形成。

3.2破裂刀的布置

在汽車覆蓋件的成型過程中，在局部拉伸深度大的地方成形過程中可能發(fā)生皺折或甚至裂紋，這樣會導(dǎo)致調(diào)試困難。這里需要了解汽車零件的自身特性。為了更好地使板料更好的成型。在拉伸過程中，用破裂刀進行毛坯切割，導(dǎo)致金屬板局部開裂和應(yīng)力釋放，從而增加金屬板的流動性，增強金屬板成形性，并釋放起皺和開裂提前釋放，使板料更好地成型，從而提高沖壓件的質(zhì)量。

3.3沖壓工藝性問題的分析和改進措施

在模具生產(chǎn)和調(diào)試過程中，在確保壓料表面精度的前提下調(diào)整拉延筋，但改變動量的多少需要經(jīng)過多年的經(jīng)驗確定，準確度并不高。它需要對模具進行很多改動才能抽出合格的沖壓件，每次更換都需要驗證沖壓件的結(jié)果，同時浪費板材，還增了加模具的成本，增加了模具的生產(chǎn)周期。使用同步工程技術(shù)，可以有效地解決這些問題，對模具的生產(chǎn)過程，使每個子系統(tǒng)同時發(fā)展，在產(chǎn)品過程和產(chǎn)品質(zhì)量目標方面同步規(guī)劃和實施后續(xù)改進生產(chǎn)能力，在開發(fā)過程實施之初，充分考慮了模具生產(chǎn)過程中的所有因素。

4模具沖壓工藝在汽車模具中的應(yīng)用

自中國改革開放以來，汽車工業(yè)發(fā)展迅速，但與一些發(fā)達國家相比存在一定的差距，因此為了適應(yīng)汽車工業(yè)生產(chǎn)的要求，模具沖壓技術(shù)的應(yīng)用。分析了汽車模具，促進了我國模具工業(yè)的發(fā)展，取得了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，我國的模具在數(shù)量和質(zhì)量上都有很大的發(fā)展，但與一些發(fā)達國家相比，還有很大差距，像一些大型，精密，復(fù)雜的模具還需要從國外，一些低檔簡易模具，已達到市場需求，且市場競爭非常激烈。特別是CAD/CAE/CAM等主要發(fā)展方向，對于計算機來說是一個跨越式的快速發(fā)展，使得虛擬制造成為可能，并且在模具的逆向過程中非常快。

5結(jié)語

總之，模具沖壓工藝水平的發(fā)展在很大程度上影響了我國汽車工業(yè)的發(fā)展，目前我國模具制造存在標準化程度低，模具品種少、效率低，技術(shù)力量等問題，嚴重影響相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此，要充分發(fā)展模具沖壓工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量，幫助汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

參考文獻

[1]王勝輝，張彩云.模具沖壓技術(shù)在汽車模具中的應(yīng)[J].2015（11）：2519-2520.

[2]周永泰.我國汽車沖壓模具市場狀況及技術(shù)分析[J].現(xiàn)代零部件.2008（03）95-96.

（作者單位：河北省長城汽車股份有限公司汽車工程技術(shù)研究中心）